JPS6010076B2 - 有機廃物の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は有機固状廃物質の取扱いに関するものであり、
そしてさらに詳しくは有機固状廃物質の可燃性部分を有
用な燃料物質に変換することに関するものである。

有機固状廃物の処理は、人口の増加、都市及び効外にお
ける人口の密集化、及び有機固状廃物を生みだす数多〈
の産業の増加により、ますます厳しい問題となってきて
いる。

そのような有機廃物の大部分は可燃性のものであり、次
のような物質から出来ている。すなわち、紙、織物、皮
革、ゴム、家畜廃物（匁ｒｄｗａｓｔｅｓ）、木材、木
材廃物及び樹皮、台所廃物それにある種のプラスチック
である。本発明の方法は、このような固状有機廃物の可
燃性部分を、燃料または燃料補助剤として使うことが出
来る細かく分割された製品に変換することを対象として
いる。ごみ捨場に投げ捨てたり詰めこんだりすると言っ
たこれまで行なわれた方法により固状廃物を処理するこ
とはますます難しくなってきているだけに、それら以外
の固状廃物処理のための技術を見つけることが切実な要
望としておきてきている。

必要な技術は汚染問題を引き起さないような技術であり
、そして好ましい技術は大量のエネルギーを消費するこ
とを必要としないような技術である。さらに処理方法の
最終製品がそれ自体利用可能なものならば、その方法は
さらに望ましいものである。一般に、固状廃物処理のた
めに最近提案されている方法は容積減少、変換または再
生利用に分類される。

容積減少（繊密化）においてはいくらかの進歩がなされ
てきたが、用いられている技術（圧縮、焼却等）はいず
れも、繊密化された物質の処理、汚染のコントロール等
を含んだ固有の欠点を持っている。変換は一般的には廃
物質を有用な製品に化学的または生物学的に転換するこ
とと定義されている。そして用いられている技術として
は、熱分解（高められた温度、例えば、８７１００で空
気または他の反応性または酸化性ガスの不存在下に、例
えば破壊的な蒸留または分解を行なう）、たし、肥化（
セルローズ性廃物を好気性バクテリアで不活性な腐檀状
（ｈｕｍｕｓｌｉｋｅ）物質に好気的に変換すること）
、水素添加、湿酸化、加水分解、嫌気的消化、生物学的
分割等がある。再生利用はガラス、プラスチック、金属
、紙、織物などの物質の固状廃物から、それらを何らか
の形にして再利用するために分離するものである。しか
しある種の紙、プラスチック、織物を除き、熱量的価値
を有する有機固状廃物の可燃性部分は回収されなかった
。これらの可燃性物質を燃料として使えるような形に変
換することが真剣に試みられるようになったのは、つい
最近のことである。本発明の方法によれば、比較的少量
のエネルギーと公知の装置を用いて、有機固状廃物の可
燃性部分を処理して細かく分割された、比較的密な燃料
または燃料補助剤を形成することが可能である。

結果として得られた製品は実質的な変更を必要としない
既存の燃焼装置において燃料または燃料補助剤として使
用できる細かく分割された物質である。この製品はそれ
からそれがつくられた元の固状有機廃物質の本質的にす
べての乾燥重量と熱含量とを保持している。従って本発
明の主な目的は、固状有機廃物の可燃性部分を処理する
方法であって、その園状有機廃物を脆化し、それを燃料
または燃料補助剤にすることからなる処理方法を提供す
ることである。

他の目的は、比較的少量のエネルギーの消費で行なうこ
とができ、その結果方法の正味の効果が熱量に富んだ燃
料の形‐乙エネルギー的に得になるという特徴を有する
方法を提供することである。さらに他の目的は高密度を
高め、取扱い特性を改良するために固状有機廃物の繊維
特性を破壊する方法を提供することである。本発明のさ
らにもつ一つの目的は実質的な熱分解、分解、または化
学的変換を含まない方法で、したがって汚染コントロー
ル問題を生じない方法を提供することである。本発明は
さらに他の目的は入手しうる装置で行なうことができ、
それが製造または使用される地域に最も通した燃料製品
をつくるために、その地域内に存在する諸条件に容易に
適合できるという特徴を持った方法を提供することであ
る。本発明のもう一つの主な目的は、有機部分を選択的
に腕化することによって固状廃物中の有機及び無機成分
の分離を容易にすることである。本発明のさらに他の主
な目的は固状有機廃物の可燃性部分からつくられる独特
の燃料または燃料補助剤を提供することである。さらに
他の目的はそれからそれがつくられた元の有機物質の本
質的にすべての乾燥重量及び熱量値を非常に繊密化され
た形で保有しているという特徴を持った燃料を提供する
ことである。また他の目的は分解をこうむることなく貯
蔵及び取扱うことのできる燃料または燃料補助剤を提供
することである。また他の目的は圧力をかけてべレツト
化またはコンパクト化できるという特徴を持つた燃料を
提供することである。さらに他の目的は燃焼に先立ち、
または燃焼中にガス状、液状または固状の炭化水素燃料
と混合するのに適した燃料補助剤を提供することである
。本発明のその他の目的は下記の記載から明白になって
くるであろう。

本発明の概要 簡単に言えば本発明の方法は細かく分割された形に容易
になしうる鹸化物質を実質的な熱分解、分解または有機
廃物の乾燥重量の損失を起さずに、形成する条件下で可
燃性固状有機廃物を鍵酸処理及び高められた温度まで加
熱処理することからなる。

本方法はまた次のような段階を含んでもよい。すなわち
、腕化前の有機部分と無機部分の分離、第一次総サイズ
減小及び予備乾燥の段階、腕化後の粉砕、無機物からの
燃料製品の分離、ベレット化及び他の燃料との混合の段
階である。結果として得られた燃料製品は熱量値をもっ
た腕化した形の有機可燃性物質であり、それからそれが
つくられた園状廃物に比して乾燥基準で実質的に同じ重
量を有し、そしてはるかに大きな密度を持っていること
を特徴とするものである。それはさらに細かに分割され
た形あるし、はべレツト化された形の燃料として、また
は種々の形の他の燃料との混合燃料として用いるのに適
しているという特徴を有する。それ故、本発明はいくつ
かの段階及びそれらの段階の１つ以上と他のいずれかの
段階との関係及び種々の特性、性質及び要素間の関係を
有する物品を含んでおり、これらのことはすべて以下に
述べる詳細な説明で例証されるが本発明の範囲は特許請
求の範囲の項に示されている。

本発明の性格と目的とを一層十分に理解してもらうため
に、種々の態様と変形を示した本発明の方法のフローシ
ートである添付図面を参照しながら以下の詳細な記述を
行なう。以下の本発明の詳細な記述において、「圃状有
機廃物の可燃性部分」という用語は本発明の独特の製品
をつくるために本発明の方法で用いられる物質を一般的
に示すのに用いられる。

この用語は、有機性のもので、酸素の存在下で燃焼が行
なわれる際、熱エネルギーを生ずるすべての物質を包含
する。それ故この用語はこれらに限定されるわけではな
いが、紙、紙ボード、織物、木材、樹皮を含めた木材廃
物、バガス等を含めた農業廃物、食品廃物、畜産廃物、
ゴム及びある種のプラスチックを包含する。上記のよう
な物質がいわゆる固状都市廃物の大部分を占めているこ
とは表１からわかる。

表 １ 典型的な固状都市廃物の組成 したがって、固状廃物、例えば固状都市廃物における有
機物質の実質的にすべてを本発明の方法により燃料に形
成することができる。

このような固状廃物の典型的なものは約１８％の水分を
持っており、そのほとんどすべてが可燃性有機部分と一
緒に存在する。食品廃物は肉脂、油などの形の油性物質
を含有していることがある。そのような物質の存在は、
典型的な固状都市廃物において通常見られる程度の量で
あれば、本発明の方法において何等問題を引き起さない
。都市区域から得られると期待できる固状有機廃物の約
半分は紙からなっており、この紙の構成は通常新聞紙と
段ボールとの混合物であるから、この種の紙の混合物を
処理段階のパラメーターを求めるための１つのモデルと
して用いることが出来る。

しかし本明細書における具体例は、典型的な食品廃物、
農業廃物及び畜産廃物の処理並びに実際の固状都市廃物
に対するパイロットプラント実験の結果をも包括してい
る。好ましい態様の記述 本発明を一層十分に理解してもらうために、添付図面を
参照しながら以下の記述を行なう。

第１図は行なわれる可能性のある任意の段階（＊印で示
す）を付して本発明の方法の種々の態様及び変形を図解
したものである。第２図は縦化された物質を所望のサイ
ズ範囲に減少させるのに必要なエネルギーに対する塩酸
と硫酸の混合物の相乗効果を示すグラフである。

尚、第２図中の各特性曲線に附した（）内の数字は２０
メッシュ以内の物質を約７５〜８０％作るのに要するキ
ロワツト時／トンを示す。文章の前後関係からその他の
ものであることが明らかな場合を除き、本明細書中を通
して用いられる「酸反応剤」「酸」及び「酸類」という
用語６は単一の酸または酸の混合物を示すが、それらは
相互に読み換えることができる。

一つの酸または酸混合物の重量または「用量」（ｄｏｓ
ａ袋）が示されている場合、その用語は、たとえ酸反応
剤が溶液状態であったとしても、酸反応剤そのものにつ
０いて示す。もし図面に示したように、本方法が混合固
状廃物、例えば固状都市廃物から始まるとすれば、紬断
（ｓｈｒｅｄｄｉｎｇ）のようなある種の第一次サイズ
減少から始めることが一般には得策であろう。

この予備段階はフレィルミル、ハンマーミル、シュレッ
ダー、引裂機、カゴ型打解機、チツパー、カッターデイ
スクミル、グラインダー、ホツガー、リープミルなどの
ような装置で有利に行なうことができる。混合廃物から
の有機可燃性部分の物理的分離は、次に記すような物理
的特性の差異に基づいた分離操作を含むいくつかの異な
った公知技術の１つまたは２つ以上によって行なうこと
ができる。

すなわち上記物理的性質とは大きさ（サイズ）、形、比
重、脆性、色反射率、弾性、帯磁率、誘電率、電磁波吸
収率及び放射能などである。これらの特性を利用してガ
ラス、金属、泥などの非有機物質を撰別する技術及び装
置は公知であり「文献にも記載されている。（例えば「
ェンバィロメンタル。サイエンス・アンド・テクノロジ
ー」第６巻第５号第４１２〜４２１頁（１９７２）にお
けるアレツクス，ヘルフシャフトの報文「ソリッド・ウ
ェィスト・トリートメント・テクノロジー」参照）。有
機部分と無機部分との分離は腕化された物質が粉砕され
た後に延期することもできる。このようにすると無機部
分から粉末化された有機部分を容易に分離することがで
きる。場合によっては、無機部分を構成している廃物破
片を粉砕媒体の余部または一部として用いてもよい。も
ちろん、他の廃物質から撰別または分離を必要としない
固状有機廃物から始めることも本発明の範囲内である。

このような場合には前に列記したものの中からの適当な
装置を用いてサイズ減少段階を実施することが望ましく
または必要であろう。かくして、例えばハンマーミル、
シュレッダーまたはグラインダーが紙、木材「織物、ま
たは食品廃物のような材料を所望の粉砕度合に減少せし
めるのに採用されうる。同様に、廃物混合物から可燃性
有機部分を分離した後に混合廃物からの可燃性有機部分
のサイズをさらに減少することが望ましいであろう。腕
化処理に付される廃物費断片の実際のサイズ（大きさ）
は有機物質の性格並びに腕化処理を行なうのに用いられ
る方法及び装置に左右される。したがって、例えば、本
方法に用いられる装置における取扱いが容易であるよう
に廃物を都合のよいサイズに減少することが一般的に望
ましい。腕化段階は、後でもっと詳しく記述するように
、腕化をもたらすのに十分な時間、制御された温度範囲
で滋酸を用いて有機廃物質を処理することからなる。も
ちろん、無機廃物は脆化の前または後で有機廃物から分
離することができる。本発明の方法においては、それに
含まれている水分を取除くことなしで受取った廃物質を
処理することが可能である。しかし、もし乾燥を酸処理
中または後で行なうならば発生するかも知れない汚染問
題を引き起すことないこ水分蒸気を大気中に直接排出除
去するためには、予備乾燥することが望ましい。乾燥を
縦化前に別の反応器で行なう場合には、並流または向流
の直接または間接の燃焼ドライヤーのような装置で行な
うことができる。

もちろん、サイズ減少が行なわれる装置内に、またはそ
の装置を通して熱いガスを循環することおよび／または
加熱表面を使用することにより、予備乾燥段階とサイズ
減少段階の一つとを組合わせることも可能である。また
、特に腕化が酸処理が行なわれる前に加熱により行なわ
れる場合には乾燥段階と腕化段階を組合わせることが可
能である。もし乾燥が腕イ○段階全体（加熱及び酸処理
）の一部としてなされ、回収水分を空中に直接排出され
る場合には、そのような排出をする前にそこから出てく
る酸の除去をする装置が設けられる。それ故、この段階
が必要な場合には、酸処理の前に予備乾燥するのが好ま
しい。他の方法としては、酸吸収器を用いてもよい。こ
のような吸収器は揮発性の酸を発性する物質が入ってく
る場合には特に有用である。処理されるプラスチック物
質及びゴム以外の本発明で処理される固状有機廃物のほ
とんどは、一般的には繊維性のものである。

この事実は余分のエネルギー消費をしないで、粉砕のみ
で固状有機廃物の容積密度を高めることは出来ないこと
を意味している。

しかし、本発明による加熱と酸の組合せを用いて、これ
らの物質を腕化すれば、得られる腕化された物質は少量
のエネルギー消費でたやすく粉砕されて、引き裂かれた
未処理の廃物の密度が０．０４８〜０．０９６夕／めで
あるのに比して約０．３２〜０．４８夕／地の高密度を
もった製品を形成することができる。この処理された物
質の高密度は圧力下の繊密化により１．１２夕／洲よう
な高い価にまでさらに高めることができる。腕化は、そ
の繊維性を失うことから明らかなように、有機物質のあ
る種の解重合をもたらしていると推定される。

しかし、本方法による晩化は、実質的な程度の熱分解、
分解または燃焼をひき起さない。このことは次の事実か
ら明らかである。すなわち目につく程の乾燥重量の損失
はなく、アセトン、アルコールなどのような同定しうる
分解または減成生成物の実質的な生成がなく、そして炭
のような同定しうる燃焼生成物及び燃焼ガスがＺ発生し
ない。さらに腕化後の有機物質の炭素／水素／酸素に比
に〈いても実質的な変化はない。第１図からわかるよう
に、縦化処理段階ではいくつかの態様及び変形が可能で
ある。これらの各々について詳細に述べる前に、これら
の態様及Ｚびその変形のすべてに適用される操作上のパ
ラメーター例えば温度、酸濃度などについて述べるのが
都合が良いであろう。縦化は実質的な熱分解、熱減成ま
たは燃焼を含まないので、この段階を実行する諸条件は
、上記２の様な反応が実質的に起るのを防ぐようなもの
でなければならない。

温度は９９ｏ 〜１９ぴｏの範のもの、好ましくは９９
ｑ○〜１７７００の範囲内のものを用いる。腕化中にお
ける物質の加熱手段として約１７７０より高くない温度
の使用は熱い空気の使用を可能にする。有機廃物質の加
熱は、熱いガス、例えば熱い煙道または煙突ガスまたは
熱い空気から上記物質への直接的熱伝達により行なうこ
とができる。

またそれは適当に設計された熱交換器を通して、熱伝達
流体から間接的に熱伝達されることにより行なうことも
できる。もし粉砕段階が縦化処理段階と組合される場合
は、粉砕媒体（例えば鋼、セラミックボールまたは無機
廃物）または粉砕が行なわれる装置の壁が加熱され、た
だ１つの熱源として役立つことがある。もちろん直接及
び間接加熱操作の適当な組合せを採用することも本発明
の範囲内である。腕化段階で用いられる酸は（ＨＣ１、
比Ｓ０４、ＨＮ０３または日３Ｐ０４）またはこれらの
鉱酸の前駆体とされているものである。

酸前駆体とみなし得る化合物の中には鉱酸の強酸性金属
塩例えばＺｎＣ１２またはＦｅＣ１３または無機酸性ガ
ス例えばＳ０３、Ｎ０２またはＮ２Ｑがある。酸または
酸前駆体はガス状（例えば、ガス状ＨＣＩまたはＳ０３
）で用いられてもよいし、液状（例えば、日２Ｓ０４ま
たはＨＣＩの希釈水溶液またはＺｎＣ１２のアルコール
溶液）で用いられてもよい。

ＨＣＩガスのような揮発性酸（例えば使用温度よりも低
い沸点を持つ酸）の使用は次のような場合利点がある。
すなわち、回分式プロセスの場合及び加熱が酸処理より
先行する場合（第１図の１）または加熱及び酸処理が同
時に行なわれる場合（第１図のｍ）のような腕イＱ段階
の態様において利点がある。比Ｓ０４の希釈水溶液のよ
うな不揮発性酸（すなわち使用温度よりも高い沸点を持
つ酸）の使用は連続式プロセスまたは加熱が酸処理の後
で行なわれる脆化段階の態様において利点がある。従っ
て後者のような場合、酸溶液をスプレーしたり、酸溶液
に浸潰したりした後、有機物質を５０〜７０％の乾燥度
になるまで圧力をかけたり、あるいはまた加熱前の酸処
理で吸収された水の少なくとも一部分を除去するように
他の方法で処理したりすればよい。もちろん得られた湿
った物質を後で乾燥するにはエネルギーがいくらかの必
要となるであろう。揮発性酸が使用され、そして処理用
ガス中に含めて運ばれる場合には、最終製品中に残存す
る酸の量は処理用ガス中における酸の濃度とは直接に関
係しない。

それ故に、処理用ガス中の揮発性酸の濃度は中広い範囲
が可能である。そして最適な濃度は操作上のパラメータ
ー、例えば温度、廃物のガスに対する暴露時間、ガス−
固体接触の形、処理容器を形成している材料等に合わせ
て容易に決定できる。そのような濃度の例としては、紙
が処理される時、空気中のＨＣＩの容量で約０．１％か
ら５％が用いられる。通常、より高い濃度が好ましい。
その理由は腕化が一般に、より遠く進むか夕らである。
不揮発性酸、例えば比Ｓ０４の水溶液を使用する場合、
有機廃物の酸吸収量（Ｐｉｃｋｕｐ）は溶液中の酸濃度
に比例する。

それ故腕イリ没階のこの態様においては、約０．１％〜
５％重量の濃度範囲の酸０溶液を用いるのが好ましい。
本発明の方法の好ましい態様においては、酸反応剤は塩
酸と硫酸の組合せである。

これらは本方法における適当な時点で固状廃物質に別々
にまたは混合水溶液としてスプレーすることにより適用
される。これらの２つの酸の混合物を使用することによ
り、都市廃物の有機部分の脆化を向上させることが出来
る。その向上は、縦化された物質を所望のサイズ範囲に
減少するのに必要なエネルギーの顕著な減少の度合によ
り直接に測定出来る。塩酸と硫酸の混合物を使用するこ
とは必要エネルギーの減少という非常に大事なことに加
えて、数多〈の利点がある。そのような利点としては、
製品中の残存塩化物の減少「取扱かわねばならない酸反
応剤の量の減少、酸反応剤の費用の減少、そして同じエ
ネルギーを投入した場合塩酸のみを使用して得られる物
よりも低い粒子サイズ範囲を有する最終製品が得られる
ことである。塩酸と共に硫酸を使用すると相乗効果を呈
する理由については正確にはわからないが、硫酸が生成
する塩化物類を分解して添加した塩酸の移動度を増大す
ることにより、または潜在的な塩化物形成塩類を中和す
ることにより、またはこれらの２つの作用の組合せによ
り成されるものと推定するのが合理的のように思われる
。

有機物質が腕化段階にさらされている時間の長さは、用
いられるこの段階の態様、処理される廃物質のサイズ及
び処理条件例えば温度及び酸用量（時間及び濃度）によ
って異なる。

その時間は物質の温度を上げそして縦化をもたらすのに
少なくとも充分なものでなければならない。通常、加熱
及び酸処理が同時に行なわれる場合、この時間は約３０
分を越えない。そしてもし一層高い温度および一層高い
酸濃度が用いられた場合、腕化はほんの数分例えば約５
分間で達成される。与えられたサイズの有機物質につい
て操作上のパラメーターの選択も考慮すれば、所望割合
の腕化されたこわれやすし、生成物を有する製品を得る
ために最適時間を選択することは簡単なことである。か
くして処理される物質の予定の部分のみが所望の腕化の
度合に到達するまで縦化を行ない、そして所望の硫化度
合に達しなかった部分を再循環することが望ましい。処
理される固状有機廃物を構成している諸成分のうちのい
くつかは水分を伴っている。

この水は化学的に結合または有機集体の中に機械的に保
持されている。加熱及び酸処理の組合せから得られる脆
化された物質中の水分含有量は重量で約１０％を越えて
はならない。そして好ましくは腕化された製品は粉砕を
楽にするために、出来るだけ乾燥すべきである。脆化中
の物質を直接加熱する手段としての煙道または煙突ガス
の使用は、腕化段階にスチーム（有機廃物質に伴う水と
対照的な水分蒸気）の導入の可能性をもたらす。

このようなスチームの存在は有機物質の腕化に実質的な
影響を与えないことがわかった。図面に示す様に、腕化
段階はいくつかの方法のうちの１つで行なうことができ
る。

態様１及び０におけるように加熱と酸処理とを別々に行
なう場合には並流または向流の直接的または間接的な燃
焼ドライャー、流動床、多段ロースター、多段ダイジェ
スター等のような装置で加熱を達成できる。もしガス状
ＨＣＩのような揮発性酸が用いられる場合には、加熱さ
れた物質に対して並流または向流の混合機のような適当
な気体−固体接触装置を採用することができる。比Ｓ０
４の水溶液のような不揮発性酸を用いる場合には廃物質
をベルトコンベヤ上で移動させながらその上からそれを
スプレーしてもよいしまたは廃物質を移動させ酸格を通
すことによってそれを適用してもよい。後者の場合、ロ
ーラー等を通してプレスすることにより過剰の酸を除去
すればよい。もし加熱と揮発性酸での酸処理を同時に行
なう場合には、この組合わされた段階はＨＣＩガスの流
れをその中に導入するロータリードライヤーで行なうこ
とができる。

縦化装置のいくつかにおいては腕化された物質を微粉砕
または粉砕するのに充分な度合の摩擦を適用することも
可能であるから、例えばボールミルのような混転装置を
使用して粉砕の段階を脆化と絹合せることもできる。粉
砕が別の段階として行なわれる場合には、ボールミル及
び粉砕機のような装置の中でまた研磨面の間でそれを行
なうことができる。

有機物質は腕化されているので、粉砕は、それが腕化段
階と別にまたはその一部として行なわれようと、未処理
の固状有機廃物質を同程度の細かさまで粉砕するのに必
要なエネルギーに比べて比較的に小さいエネルギーです
む。この事実は本発明の方法の主なエネルギー節約局面
の一つである。腕化された燃料製品の粒子サイズは、粉
砕の形式及び程度などの因子によって、比較的中広いサ
ィズ範囲で変化させることができる。

一般に、物質の大部分が４０メッシュのスクリーン（す
なわち約０．４２肌またはそれ以下）を通過するし、可
成りの部分が２００メッシュのフルイ（すなわち約０．
０７４肋またはそれ以下）を通過する。完全に腕化され
なかったであろう一層大きな粒子は脆イＱ安階に再循環
することができる。製品である粉砕された物質の分離が
必要である場合には、フルィ分けを使用することも出来
るが、空気分類によって行なうのが好ましい。

この段階において完全に腕化されなかった有機断片並び
に非有機物質（例えば、金属、ガラス等の小片）を燃料
製品から撰則することが可能である。完全に腕化されな
かった有機性断片は腕化装置にもどされ再循環させるこ
とができる。処理される廃物質が無機部分と有機部分の
組合せである場合すなわち腕化処理前にこれらの部分の
分離が行なわれなかったりまたは部分的な分離しか行な
われなかった場合には、粉砕の後で不腕化部分を分離す
ることが必要であろう。

この不腕化部分は無機物を含んでおりまたいくらかの不
腕化または部分的に腕化された有機廃物を含有すること
がある。不縦化または部分的に腕化された有機物質は、
その処理を完全にするために加熱及び酸による腕化処理
に再循環することができる。腕化前に廃物の可燃性及び
不燃性部分の分離をしないような場合には、不燃性部分
（例えば金属及びガラス物）の少なくとも一部分を粉砕
媒体として使用することが出来る。第１図で示すように
、縦化（加熱及び酸処理）及び粉砕を液体燃料例えばＮ
ｏ．８燃料油の中で行なうことも出来る。

この変形は、完全な腕化が達成され、そして粉砕後の鞍
別または分類を必要としない場合に特に適用可能である
。従って例えば有機物質が本質的に全て紙である場合に
、完全な腕化を確実にし、全製品を液体燃料中で所望の
粒子サイズ範囲まで粉砕して液体燃料中で直接に燃料製
品のスラリーにすることが可能である。これは例えば酸
がすでに添加されている熱い燃料油の中で紙をボールミ
ルで粉砕することによって行なうことが出来る。粉砕さ
れて、また必要ならば分類されて得られる燃料製品は、
細かな粉末状の物質である。下記の実施例からも明らか
なように、本方法の製品はそれからそれが作られた元の
固状有機廃物の乾燥重量の本質的に全てを保持しており
、そして固状の禾処理有機廃物において示されていたの
と本質的に同じ炭素／酸素／水素比率を持っている。脱
化における熱量値の損失はあったとしてもごく僅かであ
る。ＨＣＩで処理されて作られる場合、腕化された製品
はほんの少量の塩素イオン、例えば重量にしてそれは０
．６％まで上る場合もあるが、代表的なものとしては、
０．１〜０．２％しか含んでいない。比Ｓ０４を用いて
作られた製品は硫酸イオンを含んでいる。その量は本質
的には、酸処理の際の酸吸収量に直接比例している。燃
料製品は他の燃料の添加なしで、第一次燃料として細か
く分割された形で燃焼出来る。

燃料製品はまた、水、澱粉、ワックス、鉱物油、等の結
合剤を用いてまたは用いることなく、標準的なべレット
化装置でべレット化出来る。最終的には、燃料製品は圧
力下に繊密化されて、高密度の物質にすることが出来る
。本発明の燃料製品はまたガス、液体または固体燃料（
以下第一次燃料という）と混合され、第二次燃料として
用いることも出来る。

上記の混合は燃焼前に行なってもよいし燃焼中に行なっ
てもよい。従って例えばそれを天然ガスに混合したり、
または別々の注入器具を通して、天然ガスと同時に燃焼
室に送り込んでもよい。またそれを燃料油でスラリー状
にしたり、または燃料油と共焼してもよい。さらにまた
粉末石炭と物理的に混合したり、またはそれと共競して
もよい。表２のデータは紙から作られた本発明による燃
料製品をＮｏ．８燃料油に添加した場合の効果を表わし
ている。

表 ２これらのデータは燃料製品が燃料油に対して熱量
値的に貢献していることを示している。

このような混合物においては、各燃料構成成分はその重
量部分に直接比例してその熱量値を貢献する。本発明に
よる燃料製品はいわゆる化石燃料以外の燃料にも添加で
きる。これらの他の燃料としては、これらに限られてい
るわけではないが、可燃性炭化水素廃物、廃燃料、廃溶
剤（水が共存する場合または共存しない場合）、下水の
スラツジ等がある。化石燃料または他のタイプの燃料に
添加される燃料製品の量は、混合燃料の所望される熱量
値すなわち公知の技術で容易に測定出来る性質に左右さ
れる。本発明による方法及び物品については以下の例で
さらに記述されるが以下の例は説明のためであり、これ
らに限られるものではない。

例１ 固状有機廃物質のモデルとして新聞紙を用いた。

腕化段階は内径が６．０３伽、長さが４８．３肌のステ
ンレススチールの管状反応器で行なった。管の中の１０
夕の新聞紙をＨＣＩガスを含んだ熱い空気に＊＊さらし
た。その熱いガスは１〆／分の流速で管内を循環させた
。標準の粉砕試験は本方法の効果を測定出来るように考
案されており、以下の例の全てで用いられた。この試験
では、１２．７ｋ９の塗料用遂に直径約２．５４肌の石
英の小石を６００夕と全反応製品を一緒に入れて、１０
分間市販の塗料振とう機上で振とうした。出来た粉末は
粉砕されなかった破片の存在を調べた後、スクリーンに
かけて何％が４０メッシュのスクリーン（４２０ミクロ
ンまたはそれ以下）を通過したか及び何％が２００メッ
シュのスクリーン（７４ミクロンまたはそれ以下）を通
過したかを測定した。水分（通常約６％）を含んだ原固
状有機廃物の重量をもとにした製品の収率を測定しそし
て繊密化されなかった及び繊密化された製品の密度を測
定した。

このようにして新聞紙サンプルについて得られたデータ
を表３に示す。

表 ３ 夫 反′ｂ器を通動員した｝−１０２の車講究（サンプ
ル重量Ｋ対する孫）収率の値は、大気と平衡状態にある
水分舎量（約５〜６％）を持った新聞紙に基づいている
ので、この水分舎量を収率の値に加えれば約９９％とい
う高い収率が得られたことがわかる。

例２ この例における酸処理は瓜Ｓ０４の希釈水溶液に段ボー
ルの断片（約２５．４側×１０１．６肌）を浸潰するこ
とからなっていた。

２分間浸債後、段ボールを引き上げ、そして２枚の吸取
紙の間でプレスして余分の水を押し出した。

それからサンプルを１０分間１９０ｑ０において空気で
加熱した。その後、例１記載の標準粉砕試験を行なった
。表４に２つのサンプルについての結果を示す。＊ 重
量％吸収量 例３ 新聞紙及び段ボール以外の紙を例１で記載した研究用の
反応器で処理した。

１９０ｑｏの熱い空気を用い、紙の重量の１．５％のＨ
ＣＩを用い、４分間処理した。

紙サンプルは大気と平衡状態にある水分含量を有してい
た。表５のデー外ま本発明の方法が中広い種々のタイプ
の紙にも応用できることを示している。表 ５ 例４ 岡状都市廃物に見られる雑多な品目を研究用反応器（例
１）中で、容量で２き％のＨＣＩを含有する・９び〇の
空気を、５薯分間、１夕／分の流速で循環させながら処
理した。

うまく粉砕するには重量で約１０％以下の水分含有量で
あることが必要であるから、この例の品目の代表例とし
ての台所廃物や肩は１０３３０で予備乾燥された本質的
に０％の水分にされたがその後腕化前に平衡水分（重量
で５〜１０％）を再吸収した。表６のデータが示すよう
にこれらの物質からうまく製品が作られた。

表 ６ 例５ 引裂かれた都市固状廃物のサンプルを熱い煙道ガスで熱
せられている６１伽×３０５狐の回転式乾燥機に入れた
。

漣道ガスは約３１５００で乾燥機に入った。サンプルは
最初乾燥され１４９００（乾燥機の中で測定）まで熱せ
られた。この時約１容量％の濃度のＨＣＩガスを反応器
を加熱するのに使われている煙道ガスに添加した。酸性
ガスの添加は２■ご間続けた。回転乾燥機の中における
機械的研削は有機成分のかなりの部分を粉砕して小さな
フレーク状にするのに適していることが観際された。表
８のデータは乾燥機内で重い物質を粉砕し取り出すこと
によって得られた結果を示す。表 ７ 例６ １０夕の未使用の新聞紙を例１記載の研究用反応器でＨ
ＣＩガスを用いて処理した。

ＨＣＩの用量は３．６％（反応器を通過した、サンプル
重量に対するパーセント）でありｔ腕化時間は１０分間
でありそして温度範囲は１４９００から１６３００であ
った。製品（その重量収率は９２％であった）を例１記
載の粉砕試験にかけた。その結果、粉末となった腕化物
質の９８％が４０メッシュのスクリーンを通過し、６０
％が２００メッシュのスクリーンを通過した。製品及び
原物質である未使用新聞紙の比較サンプルを標準的な徴
量分析技術を用いて「炭素、水素、塩素及び酸素の存在
量の百分率をさめるために分析した。

比較サンプルは重量にして５．８％の水分を含み、腕化
された製品は１．７％の水分を含むことがわかった。

これらの分析結果を表８に示す。表 ８これらの数値は
炭素／水素／酸素の比率において腕化による有意な変化
が認められなかったことを示している。

これらはまた分解または熱分解が起ったということも認
められないことを示している。塩素の吸収量は約０．２
６％重量であった。例７達成された腕化の程度を知るも
っとも現実的な目安は腕化製品を規定の粒子サイズに粉
砕するのに必要なエネルギー量であるから、この種の測
定を塩酸に硫酸を加えることによる効果の決定に用いた
。

これらの測定の際、他の因子、例えば縦化に影響を与え
るとわかっている温度及び水分含有量は一定に保った。
この結果を第２図のグラフに示す。一部分予備乾燥（例
えば約６％水分）された固状都市廃物質であるサンプル
を、まず最初に廃物質の重量にして３％、１％及び０．
４％に当る塩酸のみの用量で処理し、１４９００まで加
熱した。

この酸処理後、粉砕物質の約７５〜８０％が標準の２０
メッシュのフルィを通過するような大きさになるように
酸処理された物質を粉砕するのに必要なエネルギーを調
べた。エネルギーは未処理廃物（乾燥基準）１トン当り
のＫＷＨで表わされる。得られたエネルギーの必要量は
３．１及び０．４％のＨＣＩ用量で処理された物質１ト
ン当り各々４．３、２６及び１００ＫＷＨであった。０
．５％の硫酸と０．４％塩酸（乾燥後の固状廃物質の重
量基準）を組合せた酸調剤が腕化剤として廃物質に添加
された場合、得られた脆化製品は所望の粒子サイズを得
るのに僅か６．５〜７ＫＷＨ／トンしか必要としなかっ
た。

０．４％のＨＣＩのみを用いた場合に較べて、エネルギ
ー必要量は約１５分の１に「 または本質的に同じ酸水
準にしても約４分の１に減少した。

同様に、重量にして約１％のＨＣＩと０．５％の比Ｓ０
４の組合せで行なうと重量で３％のＨＣＩを用いた場合
得られるのと本質的に同じ程度に腕化された燃料製品を
作ることが出来る。有機廃物の０．５％重量よりも大き
い日２Ｓ０４の用量を用いてもよいが、約１〜１．５％
を越える用量を用いても何等追加のあるいは増大した利
益を生じないようである。さらに残留塩化物の量を最少
にしそして最終製品のコストを引下げるためには「最小
量のＨＣＩ例えば約０．５％から２％重量までの量を使
用することが一般に好ましい。それ故、好ましい酸反応
剤はＨＣＩ対日２Ｓ０４の重量比が約１対１０から約４
対１の範囲にありそして酸の合計量が処理される廃物質
の重量の約５％を越えないようなＨＣＩと日２Ｓ０４の
混合物である。ここでＨＣＩ及び比Ｓ０４よりなる表現
は便宜上及び均一な分散を得るために多かれ少なかれ希
釈溶液として通常加えられる実際の反応剤そのものを意
味する。最適な酸の比率及び用量は処理下にある固状廃
物の組成により変化するであろう。

一般に、ェネルギー必要量の節約は、添加される総磯量
及びＨＣＩ対Ｈぶ０４の比率を決めるために、添加酸の
コスト及び残留塩化物の量に対して釣合がとれるように
する。第２図に示されたような曲線は特定の固状廃物組
成について容易に得られるものであるから、最適な酸の
比率及び用量を決めることが出来る。このように本発明
による方法は固状有機廃物から有用な燃料を作ることを
可能にすることがわかる。

サイズ減少の前に有機廃物を腕化することにより、有用
な物質を生産するためのエネルギー量が、物質が腕化さ
れない場合必要とするであろうエネルギー量に較べて実
質的に少なくなる。このようにして作られた燃料は多く
の異なった方法で使用出来る。かくして前述の諸目的（
これらはこれまでの記述により明白となっているが）は
効果的に達成される。

尚上記方法の実施及び前記の物品において本発明の範囲
から離れることなくある種の変化をほどこすことも出釆
るので、上記の記述または添付図面に示されたことはす
べて説明的なものであって限定的なものではない。本発
明の態様は次のようなものである。

１ 固状廃物質の固状有機廃物部分を脆化する方法であ
って、上記有機廃物部分を鉱酸及び高められた温度で処
理することからなり、上記処理の条件が細かく分割され
た形に容易になし得る縦化された物質を、実質的な熱分
解、実質的な分解または上記固状廃物部分の乾燥重量の
実質的な損失を伴うことなく、形成するような条件であ
ることを特徴とする方法。

２ 上記廃物が固状都市廃物である第１項記載の方法。

３ 上記廃物が木材廃物を含んでいる第１項記載の方法
。４ 上記廃物が農業廃物を含んでいる第１項記載の方
法。

５ 上記処理が約２１２から５５００Ｆの温度範囲で行
なわれる第１項記載の方法。

６ 上記処理が約２５０から３５００Ｆの温度範囲で行
なわれる第１項記載の方法。

７ 上記処理が、上記廃物をまず上記酸に、そしてその
後に上記の高められた温度にさらすことからなる第１項
記載の方法。

８ 上記処理が、上記廃物を上記酸及び上記の高められ
た温度に同時にさらすことからなる第１項記載の方法。

９ 上記処理が、上記廃物をまず上記の高められた温度
に、そしてその後直ちに上記酸にさらすことからなる第
１項記載の方法。１０ 上記酸がガス状である第１項記
載の方法。

１１ 上記酸がＨＣＩガスである第１０頁記載の方法。

１２ 上記酸が溶液状である第１項記載の方法。１３
上記酸がＱＳ０４でありそして上記溶液が水溶液である
第１２頁記載の方法。

１４ 上記酸が少なくとも２種の鉱酸の混合物である第
１項記載の方法。

１５ 上記酸が塩酸と硫酸の混合物である第１項記載の
方法。

１６ 塩酸と混合した硫酸の量が、その混合酸の合計量
と等しい量の塩酸を単独で使用した時に必要としたエネ
ルギーと較べて、腕化物質を所望のサイズ範囲にするの
に要するエネルギーの実質的な減少に影響を与える程の
量である第１項記載の方法。

１７ 塩酸対硫酸の重量比が約１対１０から約４対１の
範囲である第１５頁記載の方法。

１８ 酸調剤の合計量が処理される有機廃物部分の重量
の約５％を越えない第１刀真記載の方法。

１９ 高められた温度における上記処理が、上記廃物を
熱いガスと接触させることからなる第１項記載の方法。

２０ 上記の熱いガスが煙道ガスである第１９頁記載の
方法。２１ 上記の熱いガスが空気である第１９頁記載
の方法。

２２ 上記の熱いガスが蒸気の形をした上記鉱酸を含む
第１９負託敷の方法。

２３ 高められた温度における上記処理が、上記廃物を
加熱された表面に接触させることからなる第１項記載の
方法。

２４ 上記の加熱された表面が粉砕媒体である第２３項
記載の方法。

２５ 上言己廃物の上記処理が液状燃料媒体の中で行な
われる第１項記載の方法。

２６ 上記燃料媒体が燃料油である第２８頁記載の方法
。

２７ 有機廃物部分及び無機廃物部分を含む固状都市廃
物から可燃性燃料を作る方法であって、（ａ｝ 上記都
市廃物の固状有機廃物部分を実質的に熱分解、実質的な
分解または上記廃物成分の乾燥重量の実質的な損失をお
こすことなく腕化された物質を形成する条件下で鍵酸及
び高められた温度で処理すること、及び‘ｂー 得られ
た腕化物質を細かく分割された形にすること、の段階か
らなることを特徴とする方法。

２８ 上記固状都市廃物を形成する成分のサイズを減少
する段階を含む第２刀貢記載の方法。

２９ 上記処理段階の前に、上記都市廃物から上記廃物
部分を分離する段階を含む第２刀質記載の方法。

３０ 上記処理段階の後に、上記都市廃物から上記有機
廃物部分を分離する段階を含む第２力貢記載の方法。

３１ 上記処理段階の前に上記有機廃物部分を予備乾燥
する段階を含む第２刀貢記載の方法。

３２ 上記脆化物質を細かく分割された形にする段階の
直前に上記脆化物質の水分含有量を乾燥重量基準で約１
０％以上にならないように調整する段階を含む第２わ頁
記載の方法。

３３ 上記脆化物質を細かく分割された形にする段階の
後に上記騰化物質を分類し、腕化されなかった上記固状
有機廃物の粒子を分別するという段階を含む第２力費記
載の方法。

３４ 腕化されなかった上記粒子の少なくとも一部分を
第２の処理段階に戻す段階を含む第３３頁記載の方法。

３５ 上記脆化物質を細かく分割された形にする上記段
階が粉砕からなる第２力貢記載の方法。３６ 上記粉砕
が粉砕媒体を用いる粉砕によって行なわれる第３５負託
敷の方法。

３７ 上記粉砕媒体が上記無機廃物部分からなる第３８
頁記載の方法。

３８ 上記腕化物質をべレット化する段階を含む第２刀
貢記載の方法。

３９ 上記脆化物質を繊密化する段階を含む第２刀真記
載の方法。

４０ 細か〈分割された形になった上記脆化物質を第一
次燃料と混合する段階を含む第２刀夏記載の方法。

４１ 上記第一次燃料が流体の形をしている第４０頁記
載の方法。

４２ 流体の形をしている上記第一次燃料が液体であり
「上記脆化物質がその中でスラリー化される第４１項記
載の方法。

４３ 上記第一次燃料が燃料油である第４２頁記載の方
法。

４４ 上記第一次燃料が可燃性炭化水素廃物である第４
２頁記載の方法。

４５ 上記第一次燃料が下水スラッジである第４２頁０
記載の方法。

４６ 流体の形をしている上記第一次燃料が気体であり
そして腕化物質がその中に同伴される第４２項記載の方
法。

４７ 上記の第一次燃料が固状燃料である第４０頁記タ
戦の方法。

４８ 上記固状燃料が粉末状石炭である第４力質記載の
方法。

４９ 実質的な熱分解、分解または乾燥重量の損失を起
すことなく、上記固状有機廃物を腕化する０ ことを特
徴とする固状有機廃物から固状燃料製品を製造する方法
。

５０ 腕化された形の有機固状廃物であって、上記廃物
が有する炭素、水素及び酸素の比率及び乾燥物基準の重
量が縦化前の上記有機園状廃物が夕 有していたものと
実質的に同じであることを特徴とする可燃性物質。

５１ 細かく分割された形の腕化された有機固状廃物で
あって、上記廃物が有する炭素、水素及び酸素の比率及
び乾燥物基準の重量が腕化前の上０ 詑有機固状廃物が
有していたものと実質的に同じであることを特徴とする
可燃性燃料物質。

５２ 少なくとも０．３２夕／地（２０ポンド／立方フ
ィート）の密度を有することをさらに特徴とする第５１
項記載の可燃性燃料物質。

５３ べレット状であることをさらに特徴とする第５１
項記載の可燃性燃料物質。

５４ 少なくとも０．６４多／の（４０ポンド／立方フ
ィート）の密度にまで繊密化されたことをさらに特徴と
する第５１項記載の可燃性燃料物質。

５９ａ｝ 第１次燃料及び ｛ｂ｝ 上記第一次燃料と混和された第二次燃料からな
る可燃性燃料物質であって、上記第二次燃料が細かく分
割された形の腕化された有機固状廃物であって、上記廃
物が有する炭素、水素及び酸素の比率及び乾燥物基準の
重量が脆化前の上記有機固状廃物が有していたものと実
質的に同じであることを特徴とする可燃性燃料物質。

５６ 上記第一次燃料が流体の形をしている第５８頁記
載の燃料物質。

５７ 上記第一次燃料が液体でありそして上記第二次燃
料がその中にスラリ−化されている第５８頁記載の燃料
物質。

５８ 上記第一次燃料が燃料油である第５力頁記載の燃
料物質。

５９ 上記第一次燃料が可燃性炭化水素廃物である第５
刀真記載の燃料物質。

６０ 上記第一次燃料が下水スラッジである第５力夏記
載の燃料物質。

６１ 流体の形をしている上記第一次燃料が気体であり
そして上記第二次燃料がその中に同伴される第５８頁記
載の燃料物質。

６２ 上記第一次燃料が固状燃料である第５５頁記載の
燃料物質。

６３ 上記第一次燃料が粉末状石炭である第６２頁記載
の燃料物質。

６４ 第４＄頁記載の方法により作られた可燃性燃料物
質。

【図面の簡単な説明】

第１図は行なわれる可能性のある任意の段階（＊印で示
す）を付して本発明の方法の種々の態様及び変形を図解
したものである。 第２図は腕化された物質を所望のサイズ範囲に減小させ
るのに必要なエネルギーに対する塩酸と硫酸の混合物の
相乗効果を示すグラフである。第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機廃物部分及び無機廃物部分を含む固状都市廃物
   から可燃性燃料を作る方法であって、（ａ） 上記都市
   廃物の固状有機廃物部分を実質的な熱分解、実質的な分
   解または上記廃物成分の乾燥重量の実質的な損失をおこ
   すことなく脆化された物質を形成する条件で、処理温度
   が約９９℃乃至１９０℃の温度範囲で、鉱酸にて処理し
   て脆化物質を形成するもので、而かも 前記脆化物質が
   形成されるに充分な所要時間をかけて処理するものであ
   ること（ｂ） 得られた脆化物質を細かく分割された形
   にすることとの工程からなることを特徴とする方法。